NOUVELLES
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m/s n° 11, vol. 28, novembre 2012 DOI : 10.1051/medsci/20122811007
9. Vandenhaute E, Dehouck L, Boucau MC, et al. Modelling the neurovascular unit and the blood-brain barrier with the unique function of pericytes. Curr Neurovasc Res 2011 ; 8 : 258-69.
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Département de génétique, développement et pathologie moléculaire, Institut Cochin, 24, rue du Faubourg Saint-Jacques, 75014 Paris, France.
> La régulation de l’expression séquen-tielle des différentes formes de l’hémo-globine (Hb) fait l’objet de recherches depuis plusieurs décennies, après qu’aient été séquencés les gènes codant pour les chaînes de globine et mis en évidence leur expression successive au cours du développement. L’intérêt en est fondamental et a valeur de modèle pour d’autres familles de gènes évoluant de façon similaire. Mais il présente aussi un intérêt majeur de santé publique.
Les β-hémoglobinopathies sont des
maladies génétiques extrêmement fré-quentes et invalidantes. La drépanocy-tose, due à une mutation A>T au codon 6 du gène codant pour la β-globine, fré-quente en France, est reconnue comme une priorité de santé publique, et les données démographiques montrent que cette fréquence ne peut qu’augmenter.
Les β-thalassémies, de causes
molé-culaires très diverses, sont un pro-blème majeur dans tout le bassin médi-terranéen, ainsi qu’en Asie du Sud et du Sud-Est. La prise en charge de ces
pathologies, malgré des progrès consi-dérables, reste largement empirique ou tout au plus symptomatique. Un progrès majeur consisterait à pouvoir contrôler la synthèse d’HbF (hémoglobine fœtale,
α2γ2). Dans le cas de la
drépanocy-tose, l’HbF ne s’incorpore pas dans le polymère de l’HbS (α2βS2) et, au-delà
d’un certain taux, s’oppose de ce fait au développement de signes
patholo-giques. Chez les β-thalassémiques, la
γ-globine, en s’associant aux chaines
α-globine en excès, forme l’HbF, assure une fonction respiratoire et s’oppose aux lésions cellulaires. La commuta-tion (switch) de l’HbF vers l’HbA adulte (22), en même temps qu’elle repré-sente le prototype d’un contrôle trans-criptionnel au cours du développement, pourrait aussi être une cible thérapeu-tique.
Identification des sites régulateurs de l’hémoglobine fœtale
Les recherches menées depuis plusieurs années ont eu pour but d’élucider et
contrôler le mécanisme moléculaire responsable de cette commutation HbF vers HbA. Le taux d’HbF, variable selon les individus, malades ou témoins normaux, est contrôlé comme un trait quantitatif (QTL). Des études tout génome (GWAS), menées sur différentes populations, ont actuellement identifié trois sites régulateurs dont la somme n’explique, cependant, qu’environ 50 % des variations observées [1].
• L’un, dans le locus -globine lui-m ê lui-m e , e s t a s s o c i é à u n ( d e s ) polymorphisme(s) qui ne sont en fait que des marqueurs. Le plus classique est la variante C/T à la position -158 du gène HBG2, créateur d’un site de restriction XmnI [2]. Mais il en existe d’autres, en particulier au niveau du site HincII-HBG1 et d’une séquence palindromique riche en AT du site HS4 du LCR (locus control region). Ces sites sont considérés comme en déséquilibre de liaison (LD) [3].
• Un deuxième site régulateur situé dans le 2e intron du gène BCL11A (B-cell
BCL11A contrôle l’expression
de l’hémoglobine fœtale
Dominique LabieNOUVELLE
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la maturation érythroïde est normale ainsi que l’expression des facteurs de régulation transcriptionnelle de la lignée érythroïde (GATA1, FOG1, NF-E2, KLF1, SOX6, et MYB). Dans l’étape suivante les auteurs ont exploré si l’extinction de BCL11A pouvait, chez l’adulte, réactiver le gène -globine éteint au cours du développement. Pour ce faire, l’allèle Mx1-Cre induc-tible par l’interféron a été introduit dans le gène BCL11A floxé chez la souris transgénique drépanocytaire. De fait, l’excision de BCL11A chez la souris adulte, qui n’exprime plus d’HbF, entraîne une réactivation des
gènes -globine, entraînant la
pro-duction d’un taux de 13,8 % d’HbF (exprimé par rapport au total des
chaînes globine -likehumaines). Les
gènes embryonnaires murins sont éga-lement réactivés. Cette réactivation ne s’accompagne, là encore, d’aucun désordre hématologique autre qu’une légère diminution des lymphocytes B. D’autres modifications épigénétiques participent à l’extinction du gène g-globine dans les cellules érythroïdes : méthylation de l’ADN et désacéty-lation des histones au promoteur du gène g-globine. De fait, l’administra-tion d’un inhibiteur des déacétylases agit en synergie avec l’extinction de
BCL11A sur la dérépression du gène ,
suggérant l’action coordonnée de plu-sieurs mécanismes dans la répression efficace de l’HbF chez l’adulte. Un point important restait à vérifier : l’inhibition de BCL11A améliore-t-elle les symptômes hématologiques et histopathologiques dans le modèle murin ? L’étude en a été faite sur la souris « Berkeley » SCD (sickle cell
disease) dont le phénotype récapitule
bien la maladie drépanocytaire : ané-mie, augmentation des réticulocytes, taux d’HbF bas, durée de vie des glo-bules rouges abrégée. L’introduction d’allèles BCL11A-nul chez cette souris (SCD Bcl11afl/fl EpoR-Cre+) corrige ces
altérations et restaure un phénotype très voisin de celui de souris témoins
d’HbF (HPFH) [8], et simultanément
dans un travail expérimental chez la souris [9]. L’action de KLF1 s’exerce-rait indirectement par une régulation d’expression de BCL11A.
Dans l’espoir de mieux préciser les sites régulateurs eux-mêmes, divers auteurs ont séquencé les zones iden-tifiées et recherché une association entre des polymorphismes et les taux d’HbF. Le travail le plus poussé dans cette direction a été mené chez 1 032 drépanocytaires africains ou améri-cains, et a défini au niveau de BCL11A et de HBS1L-MYB les haplotypes qui se présentaient comme étant statis-tiquement associés avec l’expression
d’HbF [10]. Les travaux qui se
pour-suivent dans l’équipe de S.H. Orkin ont aussi apporté des informations com-plémentaires sur la localisation chro-mosomique de BCL11A et son interac-tion directe avec l’ensemble du locus -globine au cours du développement
[11].
Perspectives thérapeutiques
Un travail plus récent des mêmes auteurs, précisant le rôle majeur de BCL11A dans un modèle murin de dré-panocytose, a l’intérêt d’ouvrir des
perspectives thérapeutiques [12].
Les auteurs ont introduit dans des souris transgéniques l’ensemble du
locus -globine humain, porteur de
la mutation S, dans un YAC (yeast
artificial chromosome) et vérifié que
le phénotype de ces souris repro-duisait la maladie drépanocytaire. L’inactivation (knock out) globale de
BCL11A étant létale chez la souris, un knock out conditionnel de ce gène a
été réalisé dans la lignée érythroïde (utilisant Cre sous contrôle du pro-moteur du récepteur de l’érythro-poïétine). Il en résulte une inhibition partielle du switch > (l’HbF est à un taux >80 % dans le foie fœtal et se stabilise chez l’adulte à environ 11 %) en même temps qu’une extinction des gènes embryonnaires endogènes de la souris. Ce knock out est sélectif,
lymphoma/leukemia 11A) sur le bras
court du chromosome 2 est actuelle-ment le mieux individualisé. Une série de travaux, produits par l’équipe de S.H. Orkin (Children’s hospital
Bos-ton, Harvard medical school,
États-Unis), a montré l’existence au cours du développement d’isomères successifs de BCL11A, dont la forme adulte se comporte comme un inhibiteur trans-criptionnel spécifique de la synthèse d’HbF et un obstacle potentiel à sa
réactivation [4]. Dans un modèle de
souris transgéniques exprimant, outre les gènes murins endogènes, la totalité du locus -globine humain, BCL11A contrôle la commutation des chaînes > humaines, comme celles des gènes codant pour les hémoglobines embryonnaires murines [5].
• Un troisième site régulateur a été individualisé en 6q dans la région i n t e r c h r o m o s o m i q u e H S B 1 L - M Y B (région HMIP), dont l’existence est cer-taine, mais qui est encore actuellement incomplètement localisé et dont le mode d’action n’est pas connu. Les tra-vaux concernant ce site sont le fait de l’équipe de S.L. Thein (King’s College, Londres, Royaume-Uni). Sa mise en évidence remonte à 2007 ; les auteurs avaient alors défini plusieurs segments dans cet intervalle, la liaison la plus forte étant localisée dans une séquence de 24 kb, située à peu près à égale dis-tance de l’un et l’autre des deux gènes
[6]. Ces gènes sont tous deux exprimés dans les précurseurs érythroïde. HSB1L code pour une protéine qui aurait une activité de liaison au GTP, et MYB est un facteur de transcription essentiel à la différenciation érythroïde. Plus récem-ment, les mêmes auteurs ont été plus précis en suggérant que la régulation du gène MYB agissait sur l’expression de l’HbF [7].
• On peut enfin évoquer le rôle régu-lateur du facteur KLF1 (Kruppel-like
factor 1 ou E[erythroid]KLF) ; l’étude
en a été faite dans une famille de Malte dont plusieurs membres pré-sentaient une persistance héréditaire
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la drépanocytose reste une mala-die « orpheline » dont le traitement est très empirique. Une régulation contrôlée de l’HbF se présente comme un traitement rationnel dont il est légitime de suggérer l’extension à cer-taines -thalassémies. ◊
BCL11A controls the expression of the
human fetal hemoglobin LIENS D’INTÉRÊT
L’auteur déclare n’avoir aucun lien d’intérêt concer-nant les données publiées dans cet article.
RÉFÉRENCES
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non drépanocytaires. L’expression du gène -globine est très augmen-tée (28,3 % versus 1,3 % du taux total des globines -like humaines, P = 0,00017), et la distribution d’HbF est pancellulaire. On estime que de tels taux d’HbF (> 15-20 %) sont pro-bablement suffisants chez l’homme pour éliminer la symptomatologie dré-panocytaire.
L’ensemble des résultats semble four-nir une preuve de principe suffisante pour envisager un développement thé-rapeutique : les auteurs suggèrent plusieurs modalités : interférence ARN, y compris par tranfert de gènes codant un shARN, ou approche phar-macologique via un criblage molé-culaire à la recherche de molécules inhibant la fonction de BCL11A. Les perspectives ne sont pas immédiates, elles sont cependant stimulantes. Pre-mière « maladie moléculaire » connue (elle a fêté son centenaire en 2010),
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